Емкостный преобразователь деформации

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ОЗЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ов851129 (61) Дополмительмое к авт. свид-ву (22) Заявлено 2101,80, (21) 2873272/18-10 с присоединением заявим N9 (23) Прморитет

Опубликовано 300781, бюллетень М 28

Дата опубликования описания 300781 (Я)М Кпз

6 01 L 1/14

Государственный комитет

СССР ио дмам имбретеиий и открытий (53) УДК 531.781 (088.8) А.В. Назаренко, A.М. Лопатин и О.Б. ХаритоноЭ (72) Авторы изобретения

Сибирский государственный научно-исследователвекий

1 институт метрологии (71) Заявитель (54) ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕФОРМАЦИИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано преимущественно в устройствах . для измерения массы и силы. %

Известны емкостные преобразователи, применяемые для измерения силы или массы, представляющие собой плоские или коаксиальные конденсаторы 1) .

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь, содержащий металлический воспринимающий элемент, удерживаемый изоляционными держате-: лями, что обеспечивает создание электрической емкости между верхней и нижней поверхностями упругого элемента j2).

Однако в этих устройствах измерение осуществляется лишь вдоль линии, соответствующей линии крепления электродов емкостного преобразователя к внутренней поверхности отверстия, кроме того, сами электроды, их изоляторы и крепления к упругому элементу подвергаются действию механических напряжений, что является ис2 точником невоспроизводимости измерений, и значительно усложняет технологию изготовления.

Цель изобретения — расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в отверстие упругого элемента введен с зазором цилиндрический стержень, на поверхности которого выполнена двухзаходная винтовая резьба, а электроды выполнены в виде двух спиралей, размещенных в канавках резьбы, при этом внешний диаметр спиралей не превышает наружного диаметра резьбы.

Кроме того, с целью обеспечения .измерения деформации преимущественно в заданной области отверстия, между стержнем и чувствительным элементом размещен токопроводящий экран, гальванически связанный со стержнем.

Иа фиг. 1 изображен емкостный преобразователь деформации, на фиг. 2— зависимость емкости преобразователя от диаметра отверстия, на фиг. 3 и 4 — модификации преобразователя.

Емкоатный преобразователь деформации состоит из цилиндрического металлического стержня 1, помещенного в отверстие в теле уаругого элемента 2. Иа поверхности стержня выполнена двухэаходная резьба прямоугольного или иного профиля, в пазы которой, предварительно покрытые изоляционным слоем 3, укладываются элехтро«

851129 ды 4, круглого или иного сечения, таким образом, чтобы внешний диаметр намотки был равен или незначительно отличался от внешнего диаметра стержня»

Выполненные на стержне намотки образуют электроды емкостного преобразователя, гребни резьбовой нарезки— разделительный экран между ними, а внутренняя поверхность отверстия— подвижный экран преобразователя, из— менение формы которого приводит к изменению емкости преобразователя.

Зависимость емкости преобразователя С от диаметра отверстия 0 показывает, что в окрестности точки, соответствующей D> кривая имеет ли- 15 нейную зависимость между С и О, что определяет начальное расстояние между внешним диаметром намотки и диаметром отверстия ° Экспериментально установлено, что это.расстояние для щ отверстия 10-20 мм составляет 0,30,5 мм. Изменение этого расстояния в любой точке поверхности отверстия приводит к изменению емкости, что существенно отличает эту конструкцию от известной,.где изменение емкости возникает только при деформации на линии крепления электродов.

Под воздействием приложенной нагрузки происходит деформация упругого элемента устройства, вызывающая 30 уменьшение рабочего зазора между стенкой отверстия упругого элемента и стержнем емкостного преобразователя деформаций, помещенным в нем.

Уменьшение рабочего зазора приводит к наложению дополнительной экранировки на межэлектронное пространство преобразователя, а следовательно, и к снижению его емкости, регистрируемой вторичной аппаратурой. Щ

Практическое применение предлагаемого устройства предполагает ряд его модификаций. Так, для обеспечения измерения деформаций в заданном участке поверхности отверстия поверхность 4 электродов, за исключением их поверхности, противолежащей заданному участку, может быть экранирована путем нанесения на предварительно покрытые изоляционным слоем электроды токопроводящего экрана 5, гальвани- © чески связанного со стержнем.

В преобразователе (фиг. 3) с двумя экранированными секторами поверхности намотки обеспечивается проведение измерений преимущественно вдоль кпи поперек действующей на упругий элемент силы.

Для достижения начального баланса моста и обеспечения термокомпенсирующего применяется преобразователь (на фиг. 4), в котором два аналогичных преобразователя расположены на общем стержне, а закрывающие часть сектора поверхности намотки токопроводящие экраны одинаковые, но расположены под углом 90О друг к другу, что обеспечивает измерения вдоль и поперек действующей силы, т.е. деформации разного знака.

Включение таких преобразователей в противоположные плечи моста с индуктивно связанными плечами обеспечивает начальный баланс и компенсацию температурных воздействий при условии полной идентичности исполнения обоих преобразователей.

Изобретение дает принципиально новую возможность измерения интегрального значения деформаций по всей поверхности отверстия и обеспечивает высокую воспроизводимость результата измерения.

Формула изобретения

1. Емкостный преобразователь деформации, содержащий упругий элемент и два изолированных электрода, помещенных в отверстие упругого элемента, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, B отверстие упругого элемента введен с зазором цилиндрический стержень, на поверхности которого выполнена двухэаходная винтовая резьба, а электроды выполнены в виде двух спиралей, размещенных в канавках резьбы, при этом внешний диаметр спиралей не превышает наружного диаметра резьбы.

2. Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения измерения деформации преимущественно в заданной области отверстия, между стержнем и чувствительным элементом размещен токопроводящий экран, гальванически связанный со стержнем., Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вауманн 3. Иэмерение сил электрическими методами. М., "Мир", 1978, с. 222.

2. Заявка Японии 9 51-31507, кл. 6 01 L 1/14, 09.09.76 (прототип).

851)29

Составителй Н. Вовчук

Редактор В. Петраш Техред С. Мигунова Корректор И. Шароши

Тирам 907 Подписное

BHHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6316/55

Филиал ППП "Патент", r. Укгород, ул. Проектная, 4